解析幾何是高中數(shù)學(xué)的重要內(nèi)容,其本質(zhì)是利用代數(shù)方法解決幾何問題.具體來說,通過建立坐標(biāo)系將點(diǎn)與坐標(biāo)一一對(duì)應(yīng),從而用代數(shù)方程來表示幾何圖形,進(jìn)而借助代數(shù)方法實(shí)現(xiàn)對(duì)幾何問題的定量研究.在解析幾何中,直線與圓錐曲線的位置關(guān)系是核心內(nèi)容之一,通常會(huì)涉及較復(fù)雜的計(jì)算.而定比點(diǎn)差法作為一種特殊的解題方法,在處理這類問題時(shí)具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),能夠簡(jiǎn)化運(yùn)算過程,提高解題效率.
1定比點(diǎn)差法的原理
1. 1 橢圓情形
設(shè)橢圓方程為 ,點(diǎn)A(x1,y1),B(x2,y2) 在橢圓上,點(diǎn) P(x0,y0) 滿足
,求點(diǎn) P(x0,y0) 滿足的方程.因?yàn)辄c(diǎn) A(x1,y1) 在橢圓
上所以
同理
,此式兩邊同時(shí)乘以 λ2 適有
①-② 得
分解因式得
1-λ ·再根據(jù)定比分點(diǎn)公式
,即點(diǎn)P(x,y) 滿足的方程.
1.2 雙曲線情形
設(shè)雙曲線方程為 ,點(diǎn) A(x1,y1),B(x2,y2) 在雙曲線上,點(diǎn) P(xL0,yL0) 滿足
,則類似橢圓情形可得
1. 3 拋物線情形
設(shè)拋物線方程為 y2=2px(pgt;0) ,點(diǎn)
A(x1,y1) ·B(x2,y2) 在拋物線上,且點(diǎn) P(x0,y0)
滿足 ,求點(diǎn) P(x0,y0) 滿足的方程.y12=2px1,λ2y22=2λ2px2 ,兩式相減,得 y12-λ2y22=2p(x1-λ2x2) ,
再根據(jù)定比分點(diǎn)公式
以上方法稱為“定比點(diǎn)差法”,這一方法與點(diǎn)差法的區(qū)別在于將中點(diǎn)改為一般的定比分點(diǎn),因此比點(diǎn)差法更加復(fù)雜,同時(shí)適用范圍也更廣.當(dāng) λ=1 時(shí),定比點(diǎn)差法就是通常的點(diǎn)差法,可見,定比點(diǎn)差法是點(diǎn)差法的推廣.
2 定比點(diǎn)差法的應(yīng)用
例1 已知點(diǎn) P(0,1) ,橢圓 1)上兩點(diǎn) A,B 滿足
,當(dāng)點(diǎn) B 橫坐標(biāo)的絕對(duì)值最大時(shí),求 Σm 的值.
解析設(shè) A(x1,y1) B(x2,y2) ,由于 可得 (-x1,1-y1)=2(x2,y2-1) ,即 x1+2x2=0,y1+2y2=3, 由 A(x1,y1) ! B(x2,y2) 均在橢圓上,可知
故
兩式相減并分解因式得
(2y2-y1)=3m 將 x1+2x2=0,y1+2y2=3 代入上式,得 3(2y2-y1)=3m ,即 2y2-y1=m :結(jié)合 2y2+y1=3 解得y2=m+3代人
,得
所以,當(dāng) m=5 時(shí), x22 有最大值4,即點(diǎn) B 橫坐標(biāo)的絕對(duì)值最大值的為2.
例2 過定點(diǎn) P(0,3) 的直線與橢圓 1交于 A,B 兩點(diǎn) (A,B 可重合),則
的取值范圍為
解析 設(shè) A(x1,y1) , B(x2,y2) 則
根據(jù)定比分點(diǎn)公式可知
,
所以 x1+λx2=0 且 y1+λy2=3(1+λ) 又因?yàn)辄c(diǎn) A,B 在橢圓
上,所以 (2號(hào)
兩式相減并分解因式得(x1+λx2)(1-λ2)
(20號(hào)將 x1+λx2=0 和 y1+λy2=3(1+λ) 代入上
式并整理,得 再與 y1+λy2=3(1+λ) 聯(lián)立,解得
又由 y1 在橢圓
上可知 y1∈[-2,2] 從而
解得
于是
的取值范圍為
3結(jié)語(yǔ)
定比點(diǎn)差法作為解析幾何中的一種重要方法,通過巧妙地利用點(diǎn)坐標(biāo)之間的關(guān)系以及圓錐曲線方程的特性,為解決直線與圓錐曲線的相關(guān)問題提供了一種簡(jiǎn)潔而有效的方法.因此,熟練掌握定比點(diǎn)差法能夠大大減少計(jì)算量,提高解題效率和準(zhǔn)確性.
參考文獻(xiàn):
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